WGS-Ⅱ型微機自動控制給水系統

翟世勇

WGS-Ⅱ型微機控制自動給水系統的主要功能是為小區實現分時恒壓供水。

本控制系統由PLC及其擴展單元、變頻調速器、軟起動器(磁控式)、觸摸屏、觸摸鍵盤以及相應的低壓電氣器件組成。這些器件都是目前較先進的控制裝置,絕大部分是進口產品,因此在系統科技含量和工作可靠性上都比一般的供水設備高。由于分時段恒壓供水更具科學性、更符合實際用水需要,因此本系統也更具先進性、靈活性。

一、技術要求

系統有兩種工作方式:自動方式、手動方式。

1.自動方式應實現如下功能:

(1)選擇備泵及定時倒換備泵:運行前,可任意指定控制泵中某一臺為備泵,其他泵工作;運行一段時間后,循環地指定其他一泵為備泵,原備泵投入運行,以免備泵長期不運行而銹蝕。

(2)多泵變頻投切達到恒壓:系統首先啟動一臺變頻泵,根據當前選定的水壓值進行供水;如果在一段時間后水壓仍欠壓,則系統將自動地將此泵同變頻器分離投入工頻運行并用變頻器起動下一泵,若經一段時間后水壓仍欠壓,則再以同上方式投入下一泵,直至達到選定水壓。如果在供水過程中,出現實際水壓超過選定水壓的情況,系統又能自動地切掉一臺或兩臺工頻泵,從而在循環中實現恒水壓供水。

(3)工作水壓選定兩種方式:分時段自動選壓和手動選壓。

分時段自動選壓:按時間段自動選擇工作水壓。

手動選壓:操作者直接選擇高、中、低水壓。

(4)報警復位后自動起車:當水位低報警時,系統自動停車,當水位升高到復位線后,系統自動起車。

(5)觸摸屏監控:自動方式下的運行控制操作及系統運行狀態的顯示都由觸摸屏完成。

(6)自動工作時的兩種停止方式:順序停止和緊急停止。

順序停止(順停):以先起先停的原則,順序地切掉工頻電機,最后以減速方式停變頻,避免系統沖擊。

緊急停止(急停):用于緊急狀態下,立刻停止所有輸出。

2.手動方式:在自動方式出現故障時,可根據實際需要用軟起動器起動四臺水泵中的任意幾臺投入工頻運行。

二、控制系統硬件

1.自動控制部分硬件

(1)現場模擬量信號進PLC包括:①入口水壓信號:PLC對入口水壓低報警檢測信號;②入口水位信號:PLC對入口水位低報警檢測信號及水位恢復信號;③流量信號:PLC對出口流量高/低報警檢測信號;④出口水壓信號:PLC對變頻器進行PID控制的反饋信號及出口水壓高報警檢測信號。

(2)PLC及其擴展單元:PLC選用SIEMENS S7-200可編程序控制器。CPU型號:CPU224,它內存為8K字節,位操作執行時間0.8μS;本機集成14入/10出數字量輸入/輸出點(本系統輸出選用交流繼電器輸出),有很強的 輸入/輸出點擴展能力;提供內部集成的PID功能;有一個RS-485通訊接口,可通過PPI方式與SIEMENS觸摸屏(TP7)通訊。模擬量擴展模塊選用EM235,它是4入/1出的模塊,12位的分辨率和16種可選擇的輸入范圍。進入PLC數字量輸入的信號有:熱繼電器輔助觸點(常開),變頻器RUN信號,變頻器FDT1信號,變頻器FDT2信號,變頻器故障信號,變頻接觸器輔助觸點(常開);PLC數字量輸出的信號有:工頻接觸器上電,變頻接觸器上電,變頻器上電,變頻器運行,變頻器BB;模擬量輸入信號為四個現場模擬量信號;模擬量輸出信號作為變頻器頻率給定。

(3)觸摸屏選用SIEMENS觸摸屏(TP7),它是單色液晶顯示,顯示尺寸4.7″,在Windows環境下使用TP7組態軟件進行組態,TP7組態軟件進行組態提供多種靜態和動態圖,并全面支持漢字顯示,便于操作。

(4)變頻器選用富士P11型變頻器,它是針對風機/泵負載的變頻器,而且選用富士P11型變頻器中帶FDT1、FDT2兩種信號的,以便PLC根據信號進行控制。

2.手動控制部分硬件

當系統處于手動控制方式時,通過觸摸鍵盤控制每臺泵的起停,起動時先投入軟起動器,軟起動器輸出經斜坡上升到頂,發出的到頂信號將工頻接觸器投入,然后將軟起接觸器脫開,完成一個泵的起動過程。

軟起動器選用磁控式軟起動器,它是利用控磁限幅調壓的原理,對電機進行軟起動的裝置。此產品結構簡單,性能可靠,過載能力強。

三、 軟件設計

1.PLC程序設計

參數初始化子程序是將程序所需的所有變量賦出初值,例如:泵從變頻工作切換至工頻工作的切換時間、順序停車間隔時間等,這樣有利于調試。如果把現場要求的實際值寫入參數初始化子程序,則可在系統長期停電數據丟失時,利用參數初始化子程序再次裝入數據,而無因使用后備電池所帶來定期更換的麻煩。

表子程序是采用了模塊化編程方式編的一個公共子程序。在子程序中首先將輸入的模擬量從整數變成浮點數,使輸入的模擬量在運算過程不降低精度;接著根據現場對輸入的模擬量進行量化修正處理,送TP7顯示,例如;現場出口水壓輸入的模擬量為 0-5V進PLC,經A/D轉換后變為整數0-32000,經表子程序量化送TP7顯示為0.00-1.00Mp;表子程序還能根據TP7送來高/低限及回差,判斷報警并恢復。

選壓和出口水壓PID參數設定及控制子程序分兩個部分:選壓和PID控制。選壓包括:分時段自動選壓和手動選壓。手動選壓指操作者通過TP7直接選擇高、中、低水壓;分時段自動選壓指按時間段選擇工作水壓,分時段自動選壓是通過讀取PLC時鐘與設定時間比較實現的。選壓值作為PID控制的給定值。PID程序是通過PLC編程軟件中的指令向導產生的,只要通過TP7向PLC指定的變量區輸入數據,即可實現PID參數的現場調整。

2.多泵投切、定時倒泵子程序

在程序中使用了字移位指令,用來確定循環中那一個泵應投入變頻運行,那一個泵應從工頻上切掉,遵循先投先切原則,字移位指令使循環程序更簡潔,當控制泵有增減時,程序改動量很小,便于調試。

3.觸摸屏TP7程序設計

觸摸屏TP7程序主要指畫面間的相互調用關系及畫面中的變量與PLC變量的對應關系。充分利用TP7編程軟件豐富的主態功能,可使PLC的編程量相應減少,例如:利用復選按鈕循環選擇備泵、利用當前故障畫面和歷史故障畫面處理故障、利用口令功能使操作人員不能更改一些重要的系統參數、利用設時間日期按鈕校正PLC時間等。□

(編輯/丹桔)